SCHEMA TEORIA TECNOLOGIA MECCANICA-PREVITALI-POLIMI, Schemi e mappe concettuali di Tecnologia Meccanica

Scarica SCHEMA TEORIA TECNOLOGIA MECCANICA-PREVITALI-POLIMI e più Schemi e mappe concettuali in PDF di Tecnologia Meccanica solo su Docsity! FONDERIA Passaggio di un metallo dallo stato solido a una completa fusione, per poi essere colato in uno stampo e solidificare nuovamente (preferibilmente con metalli puri). Si cola il materiale fuso nella forma da fonderia, dove comincia il raffreddamento per conduzione con parete della forma, fino al raggiungimento della "melting temperature"(Tm), cioè la temperatura di fusione, dove inizia ad avvenire la solidificazione. Dopo la completa solidificazione possiamo estrarre il pezzo dalla forma, per velocizzare il processo di raffreddamento. Spesso utilizzati in automotive ed elettronica. Per la colata vengono utilizzai diversi materiali come la Zama e il titanio. SVANTAGGI: • proprietà meccanica del getto non omogenea (cuore ha proprietà peggiori) • tensioni termiche di ritiro, date da diverse velocità di raffreddamento • porosità dei getti, data dai gas che si generano e dall’aria che rimane all’interno • scarsa precisione dimensionale e di finitura • problematiche dovute alle alte temperature VANTAGGI: • pezzi molto grossi • produzione in serie 1) LA COLATA La colata costituisce la prima fase del processo e consiste nel far fluire il metallo liquido, sotto l’azione di forze, in uno stampo, dove solidifica e prende la forma della cavità dello stampo. Esso può avvenire in gravità, se il metallo viene colato sfruttando la forza gravitazionale, o in sorgente, se si sfrutta la pressione e la spinta metallostatica o infine in piano. Il componente realizzato tramite colata si chiama grezzo o getto. Gli stampi possono essere di due tipologie: • Forma transitoria: deve essere distrutta per estrarre il pezzo (colata in sabbia, shell molding, microfusione). Nel caso dello stampo in sabbia il raffreddamento è più lento, poiché il materiale della forma è poco conduttivo e si ha una maggiore tendenza alla formazione dendritica e quindi a un metallo anisotropo (caratteristiche meccaniche diverse nel pezzo) e con microsegregazione; • Forma permanente: può essere riutilizzata (colata in stampo in alluminio, pressofusione, sqeeze casting). Lo stampo è di materiale metallico, con un punto di fusione più alto del materiale fuso e con una forma tale per cui non si formino sottosquadri (ovvero dei problemi di estrazione del pezzo dalla forma). In questo caso si ha una minor tendenza alla formazione di dendriti, poiché la forma metallica diventa un buon conduttore termico e quindi è preferibile rispetto alla transitoria in sabbia, specialmente per produzioni su larga scala. La solidificazione di una lega avviene per accrescimento dendritico, ovvero delle lamelle di materiali partono dalla parete e avanzano fino al centro del liquido. Lo spessore del materiale non è quindi costante, ma delle profusioni ortogonali alla parete, dette dendriti, stratificano il materiale. Durante l’accrescimento si potrebbero formare delle camere chiuse, ovvero delle bolle di metallo liquido circondate da metallo solido. Queste camere di liquido diventeranno poi delle porosità nel pezzo finito, poiché il metallo solidificando si contrae, intaccando alcune proprietà meccaniche del prodotto lavorato. Si vuole che l'accrescimento dendritico sia lento per evitare la formazioni di queste, esso dipende infatti dalla velocità di solidificazione e inoltre è facilitato dalla differenza di temperatura tra liquidus e solidus. Durante il raffreddamento si presenta un ritiro del materiale, cioè diminuzione del volume del materiale. Riducendosi il gradiente termico si riduce anche la derivata temporale.
 Su due pareti a contatto si possono anche generare delle tensioni, perché esse hanno due moduli termici diversi, quindi si raffreddano con velocità diverse e la superficie comune tenderà ad assecondare il comportamento di entrambi i corpi, subendo così i ritiri differenti. Il metallo si solidifica formando dei grani, a partire dalla superficie a contatto con la forma, fino ad arrivare al centro del pezzo. Questo fatto comporta che la solidificazione non sia omogenea. Infatti a contatto con la parete, abbiamo un gradiente termico elevato che permette il formarsi quasi istantaneo di una crosta di materiale solida, costituita da grani fini ed equiassici. Tuttavia, la successiva formazione di strati che procedono dall'esterno verso il cuore del pezzo, comporta una diminuzione del gradiente termico e quindi un tempo di solidificazione più lungo. L'allungarsi del tempo di solidificazione fa si che i grani si dispongano lungo la direzione del flusso termico e assumano forme più allungate. In queste zone possono presentarsi delle anisotropie per il materiale. Infine, l'allungarsi ulteriore dei tempi di solidificazione nel cuore del pezzo, a causa di gradienti termici bassi, fa si che il flusso termico non sia direzionato e che i grani diventino grossi e equiorientati 2) LA FORMA La forma comprende una cavità, la cui geometria determina la geometria che avrà il pezzo finale: • forma aperta: il liquido viene versato fino a riempire la cavità, • forma chiusa: viene realizzato un percorso, detto sistema di colata. All’interno la cavità risulta divisa in due semicavità, così da rendere il pezzo più facilmente estraibile. Possono anche essere presenti delle anime, cioè delle ulteriori forme (solitamente in sabbia) all’interno della struttura principale. Di fondamentale importanza è la presenza di una materozza, cioè un serbatoio di metallo liquido, che serve per compensare il ritiro del metallo in fase liquida, che si contrae raffreddandosi. La colata ci permette di creare forme di dimensioni anche molto grandi e complesse e di avere pezzi near net shape, cioè pezzi che non necessitano di ulteriori lavorazioni. Da tenere presente durante la colata è anche la rugosità superficiale: ci indica il grado di finitura del pezzo, quindi minore è la rugosità, maggiore sarà la qualità del pezzo. In generale attraverso la fonderia si ottengono pezzi di grosse dimensioni e buone tolleranze, ma bassa finitura. 3) PROCESSI DI COLATA La temperatura di colata è maggiore della temperatura di fusione per evitare la solidificazione prima che la cavità sia stata completamente riempita. Il calore è fornito al pezzo tramite forni, che portano il metallo a T di fusione. Più è grande è il ∆T più facilmente potremmo colare, ma questo comporterebbe dei costi inutilmente troppo elevati, se invece aumento la velocità di colata rischio di creare delle zone gassose nel getto e la corrosione della forma di passaggio, ma se il raffreddamento è troppo lento avrò un peggioramento delle proprietà meccaniche. Risulta necessario dimensionare attentamente il canale di colata, il processo di colata risulta quindi composto da : • Bacino di colata: coppa in cui viene versato il metallo fuso, per evitare che le impurità del metallo entrino nel getto; • Canale di colata: è verticale e ha un salto di quota molto alto, così da poter massimizzare la velocità (da E potenziale a E cinetica); • Canale distributore: prende il materiale e lo divide, portandolo a tutti i punti di attacco; • Attacchi di colata: portano il materiale alla cavità, • Materozza: serbatoio di metallo liquido che compensa il ritiro in fase liquida, • Cavità: contiene il pezzo, • Anima: serve a creare cavità nel pezzo e sono aggiunte successivamente I metodi di fonderia sono in numero molto elevati, sia in forma transitoria, che permanente: • COLATA IN SABBIA: consiste nel colare metallo fuso in una forma costruita in sabbia, una volta che il getto solidifica la forma viene rotta e il grezzo estratto. Il processo è molto versatile poiché permette di ottenere pezzi di un vasto range di dimensioni e di produrre dal singolo pezzo alle grandi serie di pezzi. Le sabbie da fonderia sono a base di silicio e devono avere buone proprietà refrattarie, ovvero devono resistere alle temperature elevate. Una miscela tipicamente utilizzata è quella di 90% sabbia, 7% argilla e 3% di acqua. La forma e la dimensione del grano influenza anche quelle che sono le proprietà della forma stessa, infatti: grano fine (migliore finitura superficiale), grano grosso (migliore permeabilità), grano di forma regolare (migliore porosità), grano di forma irregolare (migliore compattazione). I principali VANTAGGI sono: - Robustezza: capacità di mantenere la forma originale e resistere all'erosione causata dal metallo fuso I principali SVANTAGGI sono: - turbolenze durante ignizione che possono rovinare il pezzo creando solidificazioni precoci o erosione forma - problemi estraibilità COLATA CENTRIGUGA: Lo stampo ruota ad alta velocità, viene utilizzato per produrre pezzi cavi a geometria assialsimmetrica, l’estrazione avviene grazie al ritiro in fase solida del getto. La superficie interna è cilindrica, con tolleranze molto larghe. Sulla parete esterna possiamo anche realizzare pareti con feature geometriche più particolari (flange, nervature, dissipatori). La velocità di rotazione deve essere sufficiente da contrastare la forza di gravità. La forza centrifuga sarà quindi: Fc=mv^2/R. Alcune APPLICAZIONI sono: nell'industria dell'OIL and gas per l'assenza di saldature, che modificherebbero il comportamento del tubo quando in pressione e per la produzione di tubi non saldati.
 I principali VANTAGGI sono: -alta densità - la contrazione esterna non è significativa, mentre le impurità si concentrano all’interno e possono essere poi facilmente asportate I principali SVANTAGGI sono: - controllo dialetto interno indiretto FORATURA Processo che si esegue attraverso un trapano, sfruttando un utensile che abbia al minimo due taglienti, e serve per creare fori ciechi o passanti all’interno di un pezzo. La sua particolarità è che il pezzo risulta fermo, mentre il moto di avanzamento assiale è imposto dall’utensile. I parametri di lavorazione di questo processo sono: - Velocità di rotazione mandrino: n=(vc•1000)/(π•D) - Diametro della punta: D - Velocità di taglio: Vc=(D•π•n)/1000 - Velocità di avanzamento: Vf=f•n - Volume di truciolo asportato: Q=(D•f•vc)/4 - Tempo di lavorazione: Tc=lm/vf - Avanzamento al dente: fz=fn/(numero denti) - Spessore di truciolò indeformato: hd Il processo presenta alcune operazioni principali come l’alesatura (allargo foro), la maschiatura (faccio filetto) e la svasatura (fori con forma a tronco di cono). L’utensile per forare ha una forma cilindrica, ed è costituito da: • codolo, parte che verrà alloggiata nel mandrino ; • corpo della punta; • testa della punta, con diametro costante; • elica, composta da due talenti principali minimo; • nocciolo, ospita il tagliente trasversale, cioè un spigolo vivo che congiunge i due taglienti principali; • scanalature, che partono dalla cima e percorrono tutta la lunghezza della punta e servono per spingere all’esterno i trucioli. Se seziono la punta lungo un piano parallelo al suo asse posso mettere in evidenza due angoli di spoglia e l’angolo solido dell’utensile. Le forze presenti nell’operazione di foratura sono su un solo punto del tagliente, ma essendo che istante per istante agisce una coppia di forze, dobbiamo considerare la coppia di taglio: • Forza di taglio: Fc=Kc•AD • Momento torcente: M=(Pc•30•10^3)/(π•n) • Potenza di taglio: Pc=(f•vc•D•Kc)/(240•10^3) Dove Kc=Kcs/hd^x USURA Un utensile può danneggiarsi a causa di fratture o di scheggiature della placchetta, per la deformazione plastica, quando viene sottoposto a sforzi che superano il carico di snervamento, oppure può subire un’usura graduale. I fattori che influenzano maggiormente questo fenomeno sono: - Temperatura zona di lavorazione: fattore che influenza maggiormente a causa della diminuzione della durezza meccanica ; - Tempo di taglio: all’aumentare del tempo di taglio si possono riconoscere 3 zone di usura sul fianco dell’utensile. La prima zona corrisponde alla zona di rodaggio ed è molto pendente perché il tagliente si smussa; la seconda zona è di usura stazionaria in quando la velocità divina costante; infine la terza zona è sulla di cedimento dell’utensile (terza zona da evitare!) - Velocità di taglio: velocità di taglio più elevate aumentano la pendenza della curva che ci rappresenta l’usura nel tempo, ma se teniamo velocità troppo basse andremmo a creare il tagliente di riporto; - Refrigerazione zona - Presenza di cicli termici - Lubrificazione della zona - Affinità chimiche tra utensile e pezzo Le forme più diffuse di usura risultano quindi essere: - Abrasione: a causa di particelle di elevata durezza - Diffusione: a causa di altissime temperature (date dall’attrito) gli atomi migrano da materiale a utensile - Adesione: formazione del tagliente di riporto, che staccandosi dal tagliente, ne porta via una parte stessa - Deformazione plastica: sollecitazioni termo-meccaniche - Fatica: dovuta a cicli meccanici Le principali forme di usura visibili dell’utensile sono: usura sul fianco, che genera il labbro di usura, questa influenza sensibilmente sia la precisione dimensionale che la finitura superficiale; e usura sul petto, che genera il cratere di usura e influenza l’indebolimento dell’utensile stesso. La relazione di Taylor è una relazione di vita dell’utensile, in cui possiamo correlare il prodotto tra velocità di taglio e la durata dell’utensile elevata ad un esponente che dipende sia dai materiali dell’utensile che del pezzo, con una costante che dipende dalle condizioni di lavorazione: vc•T^n=C (n= coeff sperimentale <1) MATERIALE PER UTENSILI Nella progettazione di un utensile bisogna tenere conto delle sue caratteristiche tecnologiche, affinché siano sufficienti allo scopo, in particolare valuto: - Durezza a freddo e a caldo - Tenacità - Resistenza all’usura - Coefficiente di attrito - Conducibilità termica - Costo Alcuni tra i materiali più diffusi sono: 1) Acciai rapidi, HSS: elevata durezza e indicati per geometrie complesse, quali frese, bareni, brocce e possono essere rivestiti di carburo di titanio (per punte a forare per aumentare resistenza) 2) Carburi metallici sinterizzati: alta resistenza alla compressione, elevata durezza anche a caldo (sebbene sia inferiore agli HSS), buona tenacità, ottima conducibilità ed elevato coefficiente elastico. Solitamente contengono anche del cobalto e hanno una granulometria propria. Si possono anche applicare dei rivestimenti per aumentarne la durezza 3) Materiali ceramici: scarsa tenacità, per cui sono usati in tornitura 4) Cermet: carburi metallici sinterizzati in cui ho solo combinazioni di TiC, TiN e TiCN con nichel e/o molibdeno come leganti 5) CBN: nitruro di boro cubico, è il materiale più duro, secondo solo al diamante, per questo viene usato come rivestimento per i carburi sinterizzati ed è indicato per lavorazioni deleghe ferrose e contenenti nichel (non reagisce chimicamente) 6) Diamanti sintetici: viene prodotto sinterizzando piccoli cristallai di rimanete a temperature e pressioni elevate, senza o quasi senza aggiunta di leganti. Per questo i cristalli hanno un orientamento casuale, che ne aumenta la resistenza. Solitamente sono usati come rivestimenti FRESATURA DEFORMAZIONE PLASTICA Processi in cui il volume del materiale rimane costante e le trasformazioni sono dinamiche. Si distinguono in due classi: Lavorazione massiva: con risultante negativa, procedimenti tipici sono: 1) Forgiatura (stampaggio o fucinatura): utilizzo due utensili, uno fisso e l’altro mobile con moto traslatorio, tra cui passa il materiale e viene costretto a prendere la forma dello stampo. Il materiale che fuoriesce dal piano di congiunzione degli stampi forma la bava, come per la fonderia; 2) Laminazione piana: per ridurre spessore e ottenere delle lamiere. Si utilizza un laminatoio, cioè una macchia con dei cilindri controrotanti che per attrito trascinano nella gabbia di lavorazione il laminato grezzo, per assottigliarlo; 3) Estrusione: eseguita a caldo, un pistone trasse orizzontalmente verso il foro della matrice, comprimendo il materiale e costringendolo nella luce di passaggio; 4) Trafilatura: eseguita a temperatura ambiente, come estrusione, ma il materiale in uscita viene postini trazione. Lavorazione delle lamiere: presentano sforzo medio di trazione con risultante positiva. Tutte queste lavorazioni sono accomunate dalla matrice, che è composta da uno stampo fisso e da uno mobile, cioè il punzone. Inoltre sono svolte tipicamente a freddo e per pezzi prodotti in serie medio-grande. I semilavorati di partenza di solito sono lamiere e fogli sottili, oppure nastri e coil, se arrotolati (problema del coil è che lamiera assume def. permanente). Posso avere: 1) Lamiera sottile: se <3mm e provengono da lavorazioni a freddo, dopo un processo di lavorazione a caldo, per cui ho materiale anisotropo. Prima di lavorare queste lamiere devo necessariamente fare un processo di ricottura. Per la formatura a freddo utilizzo: acciai al carbonio, acciai inox, leghe di rame, leghe di alluminio, leghe di nichel; 2) Lamiera normale: se >3mm e provengono da direttamente laminazione a caldo, per cui ho materiale isotropo. Per la formatura a caldo utilizzo: acciai altoresistenziali, come quelli al boro, e leghe di magnesio. La laminazione a caldo è molto utilizzata nell’automotive. Le principali lavorazioni della lamiera consistono in: 1) Taglio della lamiera (tranciatura, punzonatura, cesoiatura), 2) Piegatura, 3) Imbotitura. 1) FORGIATURA O FUCINATURA ——> Processo di deformazione plastica che avviene chiudendo il pezzo tra due stampi, piani o chiusi, che avviene a freddo (migliore), nel caso di elevata duttilità del materiale, per garantire una maggiore precisione dimensionale. Infatti nella forgiatura a caldo il ritiro del materiale lavorato causa imprecisioni sia nella finitura, che nelle tolleranze dimensionali del pezzo. NB: per tenere conto della distorsione durante la pressione tra gli stampi, si aumenta la pressione di contatto per un fattore di sicurezza proporzionale al fattore di forma del provino. 
 La compressione può essere realizzata per: • forgiatura a impatto: utilizzo dei magli per comprimere con un'elevata forza istantanea il materiale da lavorare (deformazione a clessidra). In questo processo è proprio la forza liberata in modo impulsivo la caratteristica principale, infatti grazie a ciò sono trascurabili le reazioni di attrito interne del materiale, inoltre la velocità del processo fa sì che il pezzo scambi poco calore con lo stampo superiore. La velocità del processo ha un altro fattore positivo, infatti il materiale aumenta particolarmente le sue proprietà meccaniche. Tipicamente si usano stampi aperti, viene eseguita a freddo e su pezzi piccoli poichè la forza necessaria alla def. è proporzionale all’area di contatto, • forgiatura quasi-statica : utilizzo presse idrauliche ( presenza attuatore dinamico, lenta e ampio controllo sulla precisione), presse meccaniche (meccanismo biella-manovella con velocità intermedia), presse a vite ( vite-madrevite, molto veloce Come per la fonderia bisogna dimensionare lo stampo tenendo conto di: • Sovrametallo da aggiungere per compensare il ritiro • Posizionare gli angoli di raccordo • Collocare il piano di bava: poiché la bava fa aumentare la fora di contatto necessaria per continuare a deformare il pezzo e dovrà essere poi rimossa e quindi facilmente accessibile • Dimensionare il canale di bava e camera scappa bava: la camera scappa bava è l=0,0175√S • Dimensionare stampo: problema di creare stampo sufficientemente resistente da evitare ci siano rotture a causa della forza di stampaggio. I difetti più comuni sono dati dalle fratture, che possono essere duttile, inoltre testo processo è molto costoso e quindi conviene solo se produco numerosi pezzi (stampo richiede fresatura e quindi più costoso che quello in sabbia) Altri processi di forgiatura sono: 1) ricalcatura (creare teste di viti); 2) coniatura (processo costoso in ho piccola altezza e ampia superficie); 3) martellatura (per stampi semiaperti); 4) forgiata isoterma (sottovuoto per evitare ossidazione). 2) LAMINAZONE ——> Processo di deformazione in cui riduco lo spessore del grezzo mediante forze di compressione, esercitate da due cilindri contrapposti. I cilindri sono quindi gli utensili che operano la lavorazione e possono essere anche in questo caso utensili di forma, quindi sagomati per laminare profili specifici. Durante questo processo vengono prodotti passi che sono anisotropi , ovvero grani sono allineati e quindi la riduzione di spessore comporta un aumento della resistenza meccanica e della duttilità del materiale. La lavorazione può avvenire: - a caldo, se bisogna ridurre lo spessore in modo considerevole, quindi esercitare grandi deformazioni; - a freddo, per piccole deformazioni, con il vantaggio di avere maggiori precisioni e proprietà meccaniche migliori. I semilavorati che possiamo ottenere invece si classificano in base alla geometria: - Blumi: geometria circolare o prismatica, spessore=larghezza (sezione circolare, quadrata, rettangolare...) - Bramme: prismatici con larghezza > spessore - Billette: prismatici o cilindrici, con dimensioni di spessore=larghezza, ma più piccoli dei blumi - Bidoni: pezzi prismatici, larghezza > spessore. Essenziale in questo caso da verificare è la condizione d’imbocco, che deve essere rispettata per fare in modo che il laminando imbocchi il laminatoio senza spinte esterne, ma sfruttando l’attrito di trascinamento tra il laminando stesso e i rulli del laminatoio, ∆h≤Rµ^2 oppure µ≥tg(L/ R)≈tg(√( ∆h/R)). Ciò rappresenta la condizione di massima riduzione ammissibile in condizioni di imbocco naturale. Se questa condizione non è rispettata si può intervenire: - Aumentando l'attrito tra rullo e laminando, quindi riducendo la lubrificazione dei rulli stessi - Aumentare il raggio dei rulli - Diminuire il ∆h - Applicare una forza di spinta al laminando 
 I difetti tipici che possiamo incontrare a seguito di una laminazione sono dovuti allo : 1) spessore del pezzo in ingresso nei rulli: se è troppo elevato può causare una flessione dei rulli che si inarcano verso l'esterno del laminatoio, questo porta ad avere il lavorato in uscita con uno spessore maggiore al centro rispetto a quello ai lati della lamina. 2) usura dei rulli: oltre alle tolleranze dimensionali che non saranno rispettate a causa dello spessore non uniforme dei rulli, ne risentirà anche la finitura superficiale della lamina. 3) attrito: genera difetti di distorsione e di surriscaldamenti locali, infatti il pezzo potrebbe surriscaldarsi entrando tra i rulli, quindi presentare bruciature sulla superficie o zone in cui il materiale ha subito un ritiro non uniforme, formando delle pieghe. Questo effetto è presente soprattutto nella laminazione a freddo. 4) apertura del laminato: potrebbe essere un materiale affine a quello dei rulli, che a causa della pressione di contatto, subisce una microsaldatura con il rullo stesso, aprendosi come una bocca di coccodirllo. Per ridurre i difetti di laminazione, i laminatoio sono stati progettati al fine di irrigidire la struttura e di ridurre la differenza di altezza di una singola passata, progettando laminatoio che facciano più passate in serie.Una delle tipologie più efficaci di laminatoi è quello DUO, infatti in questa configurazione il materiale da laminare entra nella macchina e viene fatto passare in una serpentina, al centro della quale vi sono i rulli di laminazione che spianano la lamina assottigliandone sempre di più lo spessore, inoltre le serpentine hanno in comune il rullo di laminazione centrale, quindi le forze di laminazione eserciate dal rullo superiore, irrigidiscono maggiormente questa con figurazione. Un altro vantaggio di questa configurazione è la compattezza della macchina. Laminazione di calibratura La laminazione di calibratura è un tipo particolare di laminazione in cui si utilizzano dei rulli che sono sagomati (calibri). Gli obbiettivi di questo tipo di lavorazione sono ottenere una forma definita del prodotto finito con buona precisione superficiale e il miglioramento grazie all'incrudimento delle proprietà meccaniche. I prodotti sono travi metalliche a T, doppio T, a C, a L; barre di sezione particolare e rotaie. Le maggiori problematiche tecnologiche legate a questo tipo di lavorazione sono la progettazione della sequenza di forme e il numero di passaggi.
 3) ESTRUSIONE ——> compressione in foro Processo di deformazione, che avviene solitamente a caldo, ma può avvenire anche a freddo e tiepido. Esistono due tipi differenti di estrusione: - Diretta: abbiamo che nella camera di estrusione un pistone spinge il materiale contro la matrice. La matrice, in posizione opposta al pistone è forata (foro tronco-conico) e fa sì che il materiale venga estruso attraverso l'apertura dalla forza applicata dal pistone. Con il processo di estrusione diretta è anche possibile estrudere pezzi cavi di varie geometrie, quali ad esempio dei tubi. - Inversa: la matrice è collocata direttamente sul pistone, quindi il pistone comprime il materiale in una camera di estrusione fondo cieco. Il materiale si trova costretto a imboccare la matrice del pistone come via di uscita e viene estruso attraverso lo stesso. Sia geometrie piene che cave, e nelle geometrie piene abbiamo il pistone cavo attraverso cui esce il materiale estruso, in quelle cave invece il pistone è pieno e crea la cavità nel pezzo. Il materiale in estrusione fuoriesce dall'intercapedine tra la matrice e la parete della camera di estrusione. In questo caso la distribuzione degli sforzi non è ben distribuita, infatti il materiale più esterno viene maggiormente deformato e subisce uno stato di sforzo maggiore (presenza attrito). È inoltre presente una zona morta, ovvero una zona dove gli sforzi sono nulli e che quindi non sarà deformabile per estrusione. Sperimentalmente si è anche notato che i materiali hanno un loro angolo di scorrimento, che semplifica l'estrusione. Per trovare l'angolo ottimo, si fa riferimento • Piegatura in matrice: viene eseguita spingendo con un punzone il pezzo contro una matrice, in cui abbiamo il negativo della piegatura finale. Gli estremi della matrice non sono vincolati, ma mentre scende il punzone si inflettono seguendo l'angolo di piegatura. In questo caso l’angolo della matrice deve essere ridotto del fattore Sb e/o si può aumentare la forza del punzone per schiacciare la lamiera e ridurre il ritorno elastico. Alcuni esempi di piegatura sono: flangiatura, orlatura, aggraffatura, arricciatura. Esistono anche diversi tipi di presse piegatrici come: piegatura a 90, doppia piegatura, piegatura ad angolo acuto, arricciatura e operazioni combinate. I difetti tipici della piegatura sono le cricche: essendo il materiale anisotropo dopo la laminazione, tende a fratturarsi quando viene piegato lungo la direzione parallela a quella di laminazione, poiché la resistenza trasversale del materiale è ridotta e quando piego con un angolo molto piccolo. Per questo esiste un raggio minimo di piegatura, che dipende dalla duttilità del materiale e dalla direzione di laminazione. Se invece piego con la laminazione in direzione della piega ho un materiale più resistente. 3) IMBOTITURA ——> Processo che avviene a freddo, solitamente per ottenere recipienti e carter con forme a diametri costanti/variabili e con/senza flangia. In questo caso è presente un premilamiera che si avvolge intorno al punzone, che schiaccia la lamiera sulla flangia e la comprime contro il piano della matrice, evitando la formazione di grinze (pressione esercitata non troppo bassa, altrimenti avrei grinze, ma neanche troppo alta perché altrimenti avrei rottura della lamiera). Per forme più complesse, sul premilamiera possiamo trovare una geometria raccordata, detta rompigrinza, che serve, come dice il nome, a rompere le grinze che si formano sul pezzo. Queste funzionano frenando il materiale dove tenderebbe ad avere un flusso più rapido, uniformando il flusso stesso e riducendo la presenza di difetti. 
 A differenza della tranciatura fine gli angoli non sono spigolosi e infatti necessito di raggi di raccordo molto ampi e il gioco deve necessariamente essere superiore dello spessore della lamiera e non inferiore. In questo caso il gioco è dato da: g=1,1t=t+C√t, dove C=0,22 per acciaio, C=0,06 per leghe Al, C=0,12 per metalli non ferrosi. E’ quindi fondamentale dimensionare correttamente raggi di raccordo di matrice e punzone: Rd=4t e Rp=(5-6)t per la prima imbottitura e Rd=(3-4)t e Rp=(5-6)t≥Rd per la seconda imbotitura. Bisogna poi controllare la forza del punzone F=π•Dp•t•Rm•(D/Dp -0,7), che dipende dal rapporto di imbotitura, cioè tra diametro primitivo e quello del punzone. A causa della deformazione imposta, l’imbotitura comporta una particolare stato di sollecitazione del materiale di partenza, tale stato tensione può essere suddiviso in 3 parti: • sulla flangia: tensioni radiali di trazione dovute all’azione esercitata dl punzone; tensioni circonferenziali di compressione dovute alla progressiva riduzione del diametro e se non ci fosse il premilamiera provocherebbero la formazione di grinze e l’aumento di spessore; tensioni assiali di compressione esercitate dal premilamiera. Riassumento queste portano ad un allungamento radiale e ad una contrazione circonferenziale; • sul cilindro: tensioni assiali di trazione dovute all’azione del punzone; tensioni circonferenziali di trazione dovute alla presenza del punzone rigido che impedisce la contrazione del diametro. Riassumendo queste portano ad un allungamento vertice con una riduzione dello spessore; • sul fondello: stato tensione biasciare bilanciato al centro. C’è quindi un lieve stiramento sul fondo del bicchiere, un forte assottigliamento nella zona del naso del punzone e dove finisce il raggio di raccordo, mentre man mano che vado verso l’esterno della flangia ho un ispessimento progressivo. Il processo di laminazione, come avevamo già detto, spesso ha come conseguenza quella di rendere anisotropo il materiale (r=def.trasversale/def.spessore). In particolare abbiamo: - Perfettamente isotropo: r0=r45=r90=1; - Anisotropia normale: r0=r45=r90≠1, è positiva perché contrasta l'assottigliamento e dunque ritarda la frattura dovuta alla strizione, - Anisotropia planare: r0≠r45≠r90, può portare ad una differente deformazione in funzione della direzione, quindi al formarsi di orecchie. Se si è assottigliato poco vuol dire la sua sua anisotropia è piccola e quindi r>1, mentre nei punti in cui lo spessore è diminuito c’è incrudimento e quindi è aumentata la resistenza meccanica. Alcuni esempi di imbottitura sono dati da: 1) coniatura, si portano delle nervature in rilievo sulla lamiera, è un'operazione particolare, infatti sebbene sia un processo su una lamiera condivide con le lavorazioni massive lo stato di sforzo risultante dal processo, infatti abbiamo che questo è principalmente di compressione, mentre nelle lavorazioni su lamiera è tipicamente di trazione. 2) incisione, pensata ai fini estetici o pratici del pezzo, ma può essere un operazione figlia di scelte tecnologiche, infatti serve, ad esempio, ad attenuare lo stato di tensione del pezzo.
 In questa lavorazione possiamo riconoscere l'unione di altri processi, ad esempio: Taglio e piegatura; Piegatura e tranciatura; Imbutitura e tranciatura 3) processo Guerin, aziende aerospaziali con piccole serie di lavorati. Infatti in questo processo lo stampo è in gomma poliuretanica, quindi non ha una forma definita, ma la forma al pezzo finito viene data dal blocco su cui è appoggiata la lamiera. I blocchi di forma inoltre sono modulari, quindi possono essere assemblati per ottenere geometrie diverse, rendendo il processo molto flessibile. Si ha anche un vantaggio dal punto di vista estetico, infatti la gomma non crea graffi superficiali. Ovviamente i tempi di processo e la versatilità dello stesso sono giustificati solo per le piccole serie di pezzi, infatti per grandi serie sarebbe inutile non avere uno stampo di acciaio, quindi molto più resistente e veloce, che uno in gomma. 4) idroformatura, matrice non con una forma definita, posta nella parte superiore della macchina, in cui una membrana in gomma sigilla una sacca di fluido idraulico pressurizzato. Il pistone, salendo, spinge la lamiera contro la membrana formandola. La membrana in gomma non graffia il laminato e il processo è molto versatile, inoltre la pressione del fluido è regolabile, permettendodi scegliere che pressione far applicare dalla membrana sulla lamiera. 5) piegatura per stiramento, l'obbiettivo dello stiramento è quello di sovrapporre uno strato tensionale che aumenti la plasticizzazione del materiale, riducendo il ritorno elastico. Per raggi di curvatura molto ampi o per pezzi di grandi dimensioni, diventa la soluzione più semplicemente abbordabile. 6) calandratura, avviene tra tre rulli: quelli inferiori sono motorizzati e trascinano avanti la lamiera, quello superiore (folle e registrabile in altezza) impone la deformazione alla lamiera. Gli assi dei rulli possono essere sghembi per ottenere una conicità (es: serbatoi per liquidi) 7) imbottitura al torno, processo non a spessore costante in cui la lamiera viene piegata sul mandrino, che funge da matrice, mediante un utensile a rullo. In questo processo abbiamo una buona finitura superficiale, soprattutto per quando riguarda l'estetica, infatti il rullo normalmente è in materiale polimerico e non graffia la lamiera. I principali difetti dell’imbotitura consistono nel: • grinze sulla frangia: forza premilamiera insufficiente; • grinze sulle pareti: quando le grinze sulla flangia erano così marcate da non essere state stirate né dal premilamiera né dalla pressione tra il punzone e la matrice • frattura sui bordi: causata da eccesso di sforzi di trazione lungo sarete cilindrica e quindi assottigliamento oppure sul bordo inferiore a causa del raggio di raccordo della matrice • irregolarità sul bordo: dovuto a anisotropia planare • graffi superficiali: per mancanza di lubrificazione o matrice rovinata • presenza di grinze: difetto estetico difficilmente correggibile, non visibile a occhio nudo ma solo sotto particolari condizioni di luminosità.